- 感生电动势、动生电动势
- 共108题
7.如图所示,M、N为同一水平面内的两条平行长导轨,左端串接电阻R,金属杆ab垂直导轨放置,杆和导轨的电阻不计,且杆与导轨间无摩擦,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。现对金属杆ab施加一个与杆垂直的水平方向的恒力F,使杆从静止开始运动。在运动过程中,杆的速度大小为v,R上消耗的总能量为E,则下列关于v、E随时间变化的图象可能正确的是( )
正确答案
解析
导体棒在运动的过程中,F-F安=ma,F安=BIL,E=BLV,I=E/R随时间改变,V增大,I增大,F安增大,a减小,所以A正确,B错误。R上消耗的总能量为E=I2Rt,所以D正确,C错误。
考查方向
本题主要考查闭合线圈切割磁感线问题
解题思路
结合牛顿第二定律,以及闭合线圈切割磁感线相应规律求解
易错点
忽约了安培力的作用
知识点
17.如图所示,“”型平行金属导轨,倾角
=370,导体棒MN、PQ分别与导轨垂直放置,质量分别为m1和m2,MN与导轨的动摩擦因数
,PQ与导轨无摩擦,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,装置整体置于方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场中,现将导体棒PQ由静止释放(设PQ离底端足够远)。
试分析m1与m2应该满足什么关系,才能使导体棒MN在导轨上运动。
正确答案
m1与m2应该满足m2>5m1/3时,才能使导体棒MN在导轨上运动
解析
释放PQ,PQ中产生由P指向Q的电流,对PQ进行受力分析如图1;
由题可知,只要PQ棒达到最大速度,即做匀速运动时MN棒开始滑动则满足要求匀速运动时对PQ棒:
F安=m2gsinθ ①
因两棒串联,所以两棒所受安培力大小相等,在MN棒刚滑动时,对MN棒进行受力分析如图2
则:F安cosθ-μ(m1g+F安sinθ)=0 ②
由②得:F安=m1g ③
使MN运动,则要满足:F安>m1g ④
即要使MN产生运动,则:m2gsinθ>m1g所以:m2>5m1/3
考查方向
本题主要考查导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用
解题思路
抓住棒PQ匀速运动,MN在导轨上运动,分别对PQ棒和MN棒分析,抓住MN棒安培力在水平方向上的分力小于最大静摩擦力,求出PQ棒与MN棒质量满足的条件
易错点
本题是复杂的电磁感应现象,是电磁感应与力学知识、电路的综合,能够正确地受力分析,抓住临界情况,结合共点力平衡进行求解
知识点
6.如图所示,ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架。除bc段电阻为R,其余电阻均不计,ef是一条不计电阻的金属杆,杆两端与ab和cd接触良好且能无摩擦下滑,下滑时ef始终处于水平位置,整个装置处于垂直框面的匀强磁场中,ef从静止下滑,经过一段时间后闭合开关S,则在闭合S后,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
答案有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全对的得3分,有选错的得0分。
设导轨间距为l,则闭合开关后ef做切割磁感线运动的速度为v时产生的感应电动势大小为E=Blv,感应电流I的方向由右手定则可知为e→f,受到的安培力,方向竖直向上。对ef受力分析可得mg-F=ma,得到
,所以,若闭合开关时安培力小于重力,ef做加速度减小,速度增大的变加速运动;当闭合开关时安培力等于重力,则ef一直做匀速直线运动;而闭合开关时若安培力大于重力,则ef做加速度减小,速度减小的变速运动,最终达到安培力与重力平衡而匀速运动,至于ef的最大加速度则取决于闭合开关的时刻,有可能闭合开关时安培力的大小大于2mg而导致加速度大小大于g。
综上分析可知,金属杆ef下滑的过程中可能做的运动为变加速运动或者是匀速运动,而不会是加速度不变的匀变速运动,故A选项错误,B选项正确,然而ef杆最终的运动状态均为与重力平衡时的匀速运动,其速度、感应电流和感应电动势的大小都是相同的,故而匀速运动时电流的功率也是一样的,所以C选项错误。当ef所受安培力与重力相等时,由能量守恒定律可知,ef杆减少的重力势能会完全转化为电阻R的热量,而动能不变,故D选项正确。
考查方向
法拉第电磁感应定律与力学问题、能量问题的综合运用。
解题思路
由ef的运动得到感应电动势E,继而求出感应电流I,再根据牛顿运动定律得出加速度a,最后再根据能量守恒定律得出结论。
易错点
对“电源”ef受力分析不准确造成无法得到准确的运动情况和能量关系。
知识点
10.用一段横截面半径为r、电阻率为ρ、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R(rR)的圆环。圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中,圆环的圆心始终在N极的轴线上,圆环所在位置的磁感应强度大小均为B。圆环在加速下落过程中某一时刻的速度为v,忽略电感的影响,则
正确答案
解析
由右手定则可知选项A正确;由左手定则或楞次定律可知选项B错误;由牛顿第二定律得 ①,又
②,
③,由以上各式可得选项C错误;当圆环匀速下落时有最大速度,即
④,由式②③④可得,选项D正确。
考查方向
本题考察了右手定则、左手定则、楞次定律、牛顿第二定律和平衡条件。
解题思路
利用右手定则判断感应电流方向;利用左手定则或楞次定律来判断安培力方向;通过分析圆环的运动及受力情况,利用牛顿第二定律求解加速度;通过分析圆环的受力和运动情况,确定并求解最大速度。
易错点
因漏画重力而错选C
知识点
7.如图所示,铁芯上有两个线圈A和B.线圈A跟电源相连,LED(发光二极管,具有单向导电性)M和N并联后接线圈B两端.图中所有元件均正常,则( )
正确答案
解析
S闭合瞬间,A线圈中产生一个向上的磁场,导致线圈B中也产生同样方向的磁场,继而由互感产生感应电流,由楞次定律可知,闭合S瞬间,B中的感应电流方向由a流入,b流出,此时M亮,N不亮;S闭合电路稳定后,A、B线圈中的磁通量不变,将不会有感应电流产生;S断开瞬间产生一个与S闭合瞬间相反的感应电流,N亮,M不亮。所以A、B、C三个选项正确。
考查方向
解题思路
S闭合与断开的瞬间,A、B线圈中的磁通量发生改变,有感应电流产生,根据楞次定律分别判断闭合与断开瞬间感应电流的方向,结合发光二极管的单向导电性判断M、N的亮与不亮即可。
易错点
线圈在铁芯上的绕向看错导致电流方向判断错误,恒定电流稳定后不会产生磁通量的变化,进而不会产生持续的感应电流,只有在开关闭合和打开的瞬间才有感应电流产生。
知识点
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